Композиция для получения пористого абразивного инструмента

Изобретение относится к композициям для получения абразивныхинструментов на основе вспененногополивинилового спирта, используемыхдля окончательной обработки поверхностей материалов методом шлифованияили полирования в том числе жаропрочных сплавов.Известны различные композициидля получения пористых абразивныхинструментов на основе поливинилового спирта, Круги, изготовленные совспененным и отвержденным формальдегидом поливиниловым спиртом (пенополивинилформалем) в качестве свя3зующего, могут обладать широким кругом действия эксплуатационных свойствв зависимости от характера и дисФперсности абразивного зерна, от соотношения .компонентов в связке от 20характера и способа модификации 1.Для усиления полирующей способности кругов такого типа в составреакционной массы добавляют измельченный поливинилформаль Г 23, дляболее равномерного распределенияшлифзерна в реакционную смесь вво.дят яичный белок 1.3 3, для получениямостиковой структуры с целью повышения химической стойкости материа- ЗОла в реакционную смесь вводят алифатические или ароматические альдегиды 4 , для придания эластичностисвязке круги подвергают последующейобработке каучуком 4 . ЗИз всех этих композиций получаютматериалы с невысокими шлифующимисвойствами,Прототипом изобретения являетсякомпозиция для получения пористого 4 Оабразивного инструмента, состоящаяиз 18-223-ного водного раствора поливинилового спирта, формальдегида,кислого катализатора, абразивногозерна, поверхностно-активного вещества и порошка водонерастворимого полимера, В качестве порошкаводонерастворимого полимера используют мелкодисперсный порошок термопластичного полимера с диаметром очастиц до 10 мкм, предпочтительно0,01-10 мкм 63Хотя абразивный инструмент, полученный на основе этой композиции,иимеет более высокие по сравнению ус абразивными инструментами, полученными на основе других известныхкомпозиций, шлифующие свойства, процесс отверждения композиции продолжается 2-6 дней при комнатной тем 1122-1248 спиртаФормальдегид(37-403-ныйводный раствор)Кислый катали 240-384 144-240 заторАбразивноезерно 1200-3600 Поверхнбстноактивное вещество (5-107-ныйводный раствор)Пористый порошокполифениленизофталамида илиполиарилата судельной поверхностью, покрайней мере10 м/г, суммарным объемом порпо крайней мере0.,1 см/г и дисперсностью покрайней мере0,001 мм 192-288 Полимер можно добавлять как в виде дисперсии пористого порошка, так и в сухом виде, эффективность использования их в отличие от прототипа при этом не меняется. 144-240 пературе; для ее приготовления необходимо введение дополнительной опе рации - предварительное тонкое измельчение полимерного порошка и неизбежное просеивание его для отбора мелкодисперсной фракции и, кроме того, наблюдается падение прочности получаемого инструмента с увеличением кратности вспениванйя.Для упрощения процесса получения абразивного инструмента, улучшения его прочности и эксплуатационных свойств предлагаемая композиция в качестве порошка водонерастворимого полимера содержит пористый порошок полифениленизофталамида или полиарилата с удельной поверхностью по крайней мере 10 м /г, суммарным объемом пор по крайнеи мере 0,1 см/г и дисперсностью по крайней мере 0,001 мм, при следующем соотношении компонентов, мас,ч.:18-227-ный водный растворполивинилового5508Использование предлагаемых композиций дает воэможность исключитьстадию предварительного измельченияпорошка до дисперсности не болееО, 1 мм и последующий просев с выбрасыванием в отходы крупнодисперсной Фракции в силу высокой совместимости пористых порошков с реакционноймассой.В предлагаемой композиции можно Оиспользовать пористые порошки, полученные по способу, описанному вавт.св. У 208936.В качестве кислого катализатораиспользуют концентрированные сильные кислоты, например соляную, в качестве поверхностно-активного вещества - выравниватель "А" (смесь метилбензолсульфонатов, диэтиламинометильных производных продуктов обработки моно- и диалкилфеноловокисью этилена), НП(алкиларилсульфонат), ОПили ОП(продуктыобработки моно- и диалкилфеноловокисью этилена), в качестве абразивного порошка - карбид кремния зеленый, электрокорунд, алмазный порошок и другие абразивные зерна.Предлагаемую композицию ипенопласт на ее основе получают следую- З 0щим образом.Смешивают 18-22 -ный водныйраствор поливинилового спирта,5-10 -ный водный раствор поверхностно-активного вещества, абразивный 35порошок, 37-40%-ный водный растворформальдегида (формалин), порошокпористого водонерастворимого полимера. Смесь взбивают в пену механической мешалкой с числом обородов 400- 401200 об/мин до объема 3-8 л, затемпри вращающейся мешалке добавляюткислый катализатор, перемешиваютеще 1 мин, после чего композициювыливают в форму, моделирующую изделие, и выдерживают 24 ч при комнатной температуре. Повышением температуры до 50-70 С можно сократитьвремя отверждения до 4-5 ч, Послеотверждения изделие промывают и 50сушат до остаточной влажности невыше 8 ,П р и м е р 1. Смешивают 1122 г18 -ного водного раствора поливинилового спирта (ПВС), 144 г 5 -ного 55водного раствора выравнивателя "А"11200 г абразивного зерна КЗ(карбид кремния зеленый с дисперс 38 4ностью зерен 25), 240 г формалина,192 г полидисперсного (с дисперсностью 0,01-0,5 мкм) пористогополимерного полиарилата ЛВ, имеющего удельную поверхность 30 м /г,суммарный объем пор О, 1 см /г (полиарилат ЛВ-сложный полиэфир на основе дифечилолпропана и смеси изофталевой и терефталевой кислот всоотношении 50:50),Смесь взбивают в пену механической мешалкой с числом оборотов400 об/мин до объема 3 л, затем привращающейся мешалке добавляют 144 гконцентрированной соляной кислоты,перемешивание продолжают 1 мин,выключают мешалку и композицию выливают в форму, оставляют на 24 чпри комнатной температуре. Затемизделие вынимают из формы, промывают и сушат при температуре 70 С.Получают абразивное пористое иэделиес кажущейся плотностью у = 600 кг/мпределом прочности при сжатии 6=300 кг/см и теплостойкостью Т=135 СПри обработке жаропрочных сталейполучен 11 класс чистоты поверхности.П р и м е р 2. Смешивают 1100 г22 .-ного водного раствора ПВС,150 г 10 .-ного водного раствораОП, 1500 г абразивного зернаКЗ(карбид кремния зеленый с дисперсностью зерен 10), 250 г формалина, 200 г пористого полидисперсного(0,001-0,6 мкм) порошка полиметафениленизофталамида с удельнойповерхностью 31 м /г, имеющего суммарный объем пор О, 117 см./г, Смесьвзбивают в пену, как в примере 1,но до объема 6 л, добавляют 150 гконцентрированной соляной кислоты,перемешивают 1 мин, затем процессведут так, как описано в первом примере. В результате получают абразивное изделие с кажущейся плотностью620 кг/м, пределом прочностипри сжатии Ьс= 35 кг/см, теплостойкостью 149 С. При обработкеповерхности жаропрочной стали получен 10 класс чистоты.П р и м е р 3. Абразивное иэделиеполучают, как в примере 1, но отверждение композиции производят при50 С в течение 4 ч. Получают абразивное изделие с кажущейся плотностью г = 650 кг/м, пределомпрочности при сжатии 6,= 40 кг/см55083 3600 30 3и теплостойкостью Т=150 С. При полировании жаропрочной стали получен10 класс чистоты.П р и м е р 4. Абразивное изделие получают, как в примере 1, с 5той разницей, что в качестве водонерастворимого полимера используютполиарилат Ф(сложный полиэфирна основе фенолфталеина и изофталевой кислоты), имеющий удельнуюповерхность 167 м /г и суммарныйобъем пор 0,64 см/г. Получают абразивное изделие с у = 500 кг/м,с= 30 кг/см и теплостойкЬстьюТ = 135 С. Связка не оплавляется 15при обработке поверхности жаропроч.ной стали.П р и м е р 5, Получают изделиетак же, как в примере 1, но используют композицию следующего состава, 20мас.ч.:22%-ный водныйраствор поливинилового спирта 1248Абразивное зерноКЗ 10%-ный растворОП240Формалин 384Пористый поли- фениленизофталамид с удельной поверхностью31 м/г, суммарнымобъемом пор О, 117 см /г 288Соляная кислота 240Получают изделие с кажущейсяплотностью т= 700 кг/м, Б =о= 40 кг/см, теплостойкостью 150 С.П р и м е р 6. (контрольный),Изделие получают так же, как в примере 1, но в качестве пористого водонерастворимого полимера используютполиарилат Д(хлорированныйсложный полиэфир на основе дихлордиана и изофталевой кислоты), имеющий удельную поверхность 5 м /г исуммарный объем пор 0,34 см /г.Получают абразивное изделие су = 600 кг/м, 6 с = 10 кг/см и теплостойкостью 100 С. Связка инструмента оплавляется при обработкеповерхности жаропрочной стали.П р и м е р 7 ,контрольный). Смешивают 1100 г 22%-ного водногораствора ПВС, 150 г 10%-ного водногораствора ОП, 1500 г абразивногозерна К 3-10, 250 г формалина,200 г непористого полидисперсного порошка поливинилхлорида с дисперсностью 0,1-0,6 мкм, Смесь взбивают в пену, как в примере 1, но до объема 6 л, добавляют 150 г концентрированной соляной кислоты, перемешивают 1 мин, затем процесс ведут так, как описано в примере 1,за исключением стадии отверж- . дения, которое происходит в этом случае при комнатной температуре за 48 ч. В результате получают абразчвн е изделие с качущейсч плотностью у = 560 кг/м с невысоким пределом прочности при сжатии,= - 7,1 кг/см и низкой теплостойкостью 114 С. Опытно-промышленное испытание полученных по данному примеру образцов в отличие от изготовленных по предлагаемому способу (пример 1-5) показали непригодность их для обработки поверхности жаропрочных сталей, поверхность полученного инструмента "засаливалась" иэ-за оплавления связки.Таким образом, при использовании предлагаемой композиции длительность отверждения ее сокращается более чем в два раза (24 ч при комнатной температуре вместо 2-6 дней при той же температуре известной композиции).Отпадает необходимость в предварительном измельчении полимерного порошка, так как здесь можно использовать порошки с разной дисперсностью, Прочность получаемого инструмента в 4 раза выше известного инструмента при той же кратности вспенивания (32-40 кг/си виесто 5 - 20 кг/см). Получаемый инструмент пригоден для обработки жаропрочных сплавов. Повышенная прочность инструмента объясняется хорошей совместимостью пористого полимерного наполнителя с поливиниловым спиртом. Поливиниловый спирт, находясь в растворенном в воде состоянии, проникает в поры пористого полимерного порошка, отверждается в них формальдегидом и образует, таким образом, прочный каркас, состоящий из двух полимеров, в котором прочнее закрепляется имеющийся в композиции абразивный порошок.При рассмотрении под микроскопом структуры материалов, полученных по предлагаемому способу, ког.550838 Корректор И, Эрдейи Редактор П.Горькова Техред М,Кузьма Заказ 4494/2 Тираж 475 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 да пористый полимерный наполнительокрашен, а поливиниловый спиртнеокрашен, хорошо видно частоепереплетение. структурных элементов,в то время, как непористый окрашенный порошкообраэный полимерный наполнитель распределяется в изделииотдельными включениями.